Problemen met de verwerking van polymeren oplossen met een Kinexus rotatiereagometer

Thermoplastische polymeersmelten worden veel gebruikt in veel moderne industriële processen om een veelheid aan voorwerpen te vervaardigen. Het vorige artikel liet zien welke eigenschappen van thermoplasten bepaald kunnen worden met een Kinexus Rotationele Reometer, maar nu gaan we over op voorbeelden uit de praktijk die uitleggen hoe de gemeten eigenschappen kunnen helpen bij het oplossen van polymeerverwerkingsproblemen.

A) Variabiliteit van buis- en pijpmaten in extrusieprocessen

Oscillerende testen bij lage frequenties onthulden verschillen in de elasticiteitsmodulus tussen verschillende partijen materiaal. Het is duidelijk dat het buisprofiel afhangt van de mate van herstel van het polymeer na extrusie en het is dan ook geen verrassing dat de buizen met het hogere profiel een grotere elasticiteitsmodulus hebben.

Grafiek met frequentieverschuiving toont de opslagmodulus van dikke (blauw) en dunne (roze) HDPE-buizen versus frequentie, ter illustratie van de materiaaleigenschappen. — Figuur 1: Frequency sweep-gegevens voor twee HDPE-buizen. Het monster met de hogere elasticiteitsmodulus produceerde de buis met de grotere diameter

B) Inconsistente vezeldraai-eigenschappen verminderen

Door oscillerende testen met een lage frequentie uit te voeren, konden verschillen in de elastische eigenschappen van verschillende partijen materiaal worden aangetoond. De verschillen in elasticiteit bij een lage frequentie zijn gerelateerd aan verschillen in de molecuulgewichtsverdeling (MWD) met als resultaat dat een bredere MWD resulteert in een grotere verstrengeling van de molecuulketens, wat het uittrekproces van het vezel-spinproces belemmert. Dit veroorzaakt op zijn beurt inconsistentie in het eindproduct.

Complexe viscositeitsgrafiek die goede en slechte polypropyleen (PP) vezelmonsters vergelijkt over verschillende frequenties, wat de prestatieverschillen benadrukt. — Figuur 2: Complexe viscositeit als functie van de frequentie voor goede en slechte PP-vezelmonsters. Merk op dat er geen waarneembaar verschil is

Opslagmodulusgrafiek die goede (roze) en slechte (blauwe) PP-vezelmonsters vergelijkt over verschillende frequenties, wat de elasticiteitsverschillen benadrukt. — Figuur 3: Opslagmodulus als functie van de frequentie voor goede en slechte PP vezelmonsters. Het slechte monster had een grotere elasticiteit waardoor de vezeldiameter niet consistent was

In ons volgende artikel maken we het beeld van de reologische analyse van thermoplasten compleet en leggen we uit welke eigenschappen gemeten kunnen worden met de Rosand Capillaire Reometer.

Bron

[1] Reologieonderzoek van polymeren en de bepaling van eigenschappen met behulp van rotatiereinigers en capillaire extrusiereinigers (azom.com)

Met dank aan Dr. Bob Marsh (voormalig medewerker van Malvern Panalytical) als oorspronkelijke auteur van dit artikel!

Groen polymeer object wordt 3D geprint op een machine, ter illustratie van thermische analyse en reologie in additieve productie.

GRATIS E-Boek

Thermische analyse en reologie bij polymeeradditiefproductie

Ontdek de geheimen achter de baanbrekende mogelijkheden van AM! Ons nieuwe ebook duikt diep in het hart van AM en onthult de kracht van betrouwbare materiaalkarakterisatietechnieken, met name thermische analyse en reologie.

Download nu je exemplaar!